Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS) - це передові технології, призначені для ефективного збору, зберігання та розподілу електричної енергії. Ці системи, що складаються з таких ключових компонентів, як акумуляторні модулі, системи перетворення енергії та складні засоби управління, відіграють вирішальну роль у стабільності енергосистеми, інтеграції відновлюваних джерел енергії та управлінні якістю електроенергії.
Основні компоненти BESS
В основі BESS лежать три найважливіші компоненти, які працюють в унісон для забезпечення ефективного накопичення та вивільнення енергії. Акумуляторна система, що використовує переважно літій-іонну технологію, складається з декількох елементів, об'єднаних у модулі та стійки для перетворення хімічної енергії в електричну. Системи управління відіграють ключову роль, включаючи Система керування акумулятором (BMS) для моніторингу параметрів клітини, для моніторингу параметрів клітини, для моніторингу Система енергетичного менеджменту (СЕнМ) для оптимізації роботи, а також системи терморегуляції, які регулюють температуру для підтримки продуктивності та безпеки. Доповнює їх компонент силової електроніки, що включає двонаправлений інвертор або Система перетворення енергії (PCS)який забезпечує плавне перетворення постійного струму в змінний для заряджання та розряджання, гарантуючи при цьому сумісність з вимогами до електромережі.
Разом ці компоненти дозволяють BESS накопичувати надлишкову енергію в періоди низького попиту і віддавати її за потреби, підвищуючи стабільність енергосистеми та сприяючи інтеграції відновлюваних джерел енергії. Крім того, вдосконалені алгоритми управління в EMS та інновації в термоменеджменті ще більше підвищили ефективність і подовжили термін служби системи, що робить BESS наріжним каменем сучасної енергетичної інфраструктури.
Як працює BESS
Заслуга Totalenergies
Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS) працюють завдяки складному процесу збору, зберігання та розподілу енергії. Система починається з уловлювання електричної енергії з різних джерел, включаючи відновлювані та невідновлювані електрогенератори. Потім ця енергія перетворюється зі змінного на постійний струм і зберігається в акумуляторних батареях, як правило, літій-іонних елементах, розташованих у модулях і стійках.
Під час роботи система керування батареями (BMS) безперервно відстежує і контролює параметри окремих елементів, такі як напруга, температура і рівень заряду. Це забезпечує оптимальну продуктивність і довговічність акумуляторної системи. Система керування енергоспоживанням (EMS) працює в тандемі з BMS для оптимізації загальної роботи системи, приймаючи рішення про час заряджання або розряджання залежно від потреб мережі, цін на електроенергію та інших факторів.
Коли потрібна енергія, накопичена потужність постійного струму перетворюється назад в змінний струм за допомогою системи перетворення потужності (PCS), також відомої як двонаправлений інвертор. Цей компонент має вирішальне значення для забезпечення відповідності вихідної потужності вимогам мережі щодо напруги та частоти. PCS також керує потоком електроенергії під час циклів заряджання та розряджання, підтримуючи стабільність мережі.
BESS може працювати в різних режимах для підтримки функцій енергосистеми. Для регулювання частоти система може швидко впорскувати або поглинати енергію, щоб підтримувати частоту мережі в прийнятних межах. У пікові періоди гоління BESS вивільняє накопичену енергію, щоб зменшити навантаження на мережу та потенційно знизити витрати на електроенергію для користувачів.
Для інтеграції відновлюваної енергетики BESS відіграє життєво важливу роль у згладжуванні переривчастого характеру сонячної та вітрової енергії. Вона зберігає надлишкову енергію в періоди високого виробництва і вивільняє її під час спаду генерації, забезпечуючи більш стабільне електропостачання. Ця здатність особливо важлива для підтримки стабільності енергосистеми, оскільки частка відновлюваної енергії в енергобалансі зростає.
Вдосконалені впровадження BESS також включають прогнозну аналітику та алгоритми машинного навчання для оптимізації продуктивності. Ці системи можуть передбачати структуру попиту на енергію, погодні умови, що впливають на виробництво електроенергії з відновлюваних джерел, і навіть ціни на ринку електроенергії, щоб приймати обґрунтовані рішення про те, коли зберігати або вивільняти енергію.
Безпека є першочерговим питанням в роботі BESS. Сучасні системи включають кілька рівнів захисту, зокрема системи терморегуляції для запобігання перегріву, механізми пожежогасіння та протоколи ізоляції для запобігання потенційним проблемам. Безперервний моніторинг і автоматизовані заходи безпеки гарантують, що система може швидко реагувати на будь-які аномалії, підтримуючи безпечну і надійну роботу. Ефективно керуючи потоком енергії між генерацією, зберіганням та споживанням, BESS працює як важливий компонент сучасного енергетичного ландшафту, забезпечуючи більшу гнучкість, надійність та стійкість енергосистем.
Досліджуйте на Youtube
Застосування BESS
Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS) мають широкий спектр застосування в різних секторах, сприяючи стабільності енергосистеми, інтеграції відновлюваних джерел енергії та управлінню витратами на електроенергію. Ось деякі з ключових застосувань BESS:
- Стабілізація мережі: BESS може швидко реагувати на коливання попиту та пропозиції електроенергії, допомагаючи підтримувати стабільність частоти та напруги в мережі.
- Інтеграція відновлюваної енергетики: BESS накопичує надлишкову енергію з непостійних відновлюваних джерел, таких як сонячна та вітрова енергія, і вивільняє її, коли генерація падає, щоб забезпечити стабільне енергопостачання.
- Пік гоління: Розряджаючи накопичену енергію в періоди підвищеного попиту, BESS допомагає зменшити навантаження на мережу і потенційно знизити витрати на електроенергію для користувачів.
- Зміна навантаження: BESS дозволяє зберігати енергію в періоди низького попиту і низьких витрат для використання в періоди високого попиту і високих витрат, оптимізуючи споживання енергії та витрати.
- Резервне живлення: У разі перебоїв в електромережі, BESS може забезпечити критично важливе резервне живлення для будинків, підприємств та найважливіших об'єктів інфраструктури.
- Мікромережі: BESS відіграє вирішальну роль у забезпеченні роботи мікромереж, підтримуючи місцеву енергетичну незалежність та стійкість.
- Зарядка для електромобілів: BESS може підтримувати станції швидкої зарядки для електромобілів, зменшуючи навантаження на мережу під час пікових періодів зарядки.
- Допоміжні служби: BESS надає різні послуги з підтримки енергосистеми, включаючи регулювання частоти, підтримку напруги та можливість "чорного ходу".
Ці різноманітні застосування демонструють універсальність і важливість BESS в сучасних енергетичних системах, сприяючи створенню більш гнучкої, надійної та стійкої енергетичної інфраструктури.
Зростання напруги постійного струму BESS
Тенденція до підвищення напруги постійного струму в акумуляторних системах зберігання енергії (BESS) зумовлена кількома ключовими перевагами:
- Підвищення ефективності: Вища напруга призводить до менших струмів при тій самій вихідній потужності, зменшуючи загальні втрати в системі ланцюга і покращуючи ефективність в обох напрямках.
- Підвищена щільність енергії: Підвищення напруги дозволяє досягти більшої щільності енергії при тих самих фізичних обмеженнях, що дає змогу створювати компактніші та потужніші конструкції BESS.
- Швидша швидкість заряджання/розряджання: Високовольтні акумулятори можуть швидше завершувати цикли заряджання, задовольняючи швидкі потреби в енергії та високі вимоги до потужності.
- Зменшення витрат: Вища напруга забезпечує більш ефективну проводку та монтаж, знижуючи загальні витрати на систему. Відповідність напруги постійного струму BESS для сонячних установок промислового масштабу (зазвичай 1500 В постійного струму) усуває необхідність у додатковому обладнанні для перетворення напруги.
- Сумісність із сучасними інверторами: Більшість сонячних інверторів промислового масштабу зараз використовують вхідну напругу 1500 В постійного струму, що робить більш високу напругу BESS більш сумісною з існуючою інфраструктурою.
Ці переваги стимулюють еволюцію BESS в бік більш високих напруг постійного струму, сприяючи прогнозованому зростанню галузі з $1.2B в 2020 році до $4.3B в 2025 році.
Проблеми встановлення BESS
Установки акумуляторних систем зберігання енергії (BESS) стикаються з кількома поширеними проблемами, які можуть вплинути на їхню продуктивність, безпеку та ефективність. Ось деякі з найбільш поширених проблем:
- Високі початкові витрати: Початкові інвестиції в BESS можуть бути значними, що створює суттєву перешкоду для впровадження.
- Складнощі технічної інтеграції: Інтеграція BESS з існуючою інфраструктурою часто вимагає спеціальних знань і технологій.
- Регуляторні перешкоди: Навігація дозволами та правилами може забирати багато часу і бути складною.
- Проблеми технічного обслуговування: Забезпечення довгострокової надійності вимагає ефективного управління життєвим циклом і регулярного технічного обслуговування.
- Проблеми сумісності з мережею: Забезпечення сумісності BESS з мережею та управління взаємозв'язком може бути проблематичним.
- З міркувань безпеки: Неправильне встановлення або несправні компоненти можуть призвести до пожежі та інших загроз безпеці.
- Несправності системи управління батареями (BMS): Ненадійна BMS може стати причиною несподіваних відключень і потенційно небезпечних ситуацій.
- Проблеми з балансуванням клітин: Дисбаланс між елементами може знизити ефективність системи та створити ризики для безпеки.
- Недостатня ємність сховища: Помилки в оцінці стану заряду (SOC) можуть призвести до неефективного використання енергії.
- Проблеми терморегулювання: Неадекватна система охолодження може призвести до передчасного старіння і зниження продуктивності акумуляторів.
Вирішення цих проблем вимагає ретельного планування, кваліфікованого монтажу та постійного моніторингу, щоб забезпечити оптимальну продуктивність і безпеку BESS.
Перероблені акумулятори для BESS
Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS) можуть використовувати перероблені батареї електромобілів (EV), забезпечуючи сталий спосіб продовжити термін служби батарей і мінімізувати відходи. Коли ємність акумуляторів електромобілів знижується до 80-85% від початкової, їх можна перепрофілювати для застосування в BESS, пропонуючи друге життя літій-іонним акумуляторам, зменшуючи при цьому потребу в новому виробництві. Цей підхід підтримує стабілізацію енергосистеми, інтеграцію відновлюваної енергетики, резервне живлення критично важливої інфраструктури, згладжування пікових навантажень і перерозподіл навантаження для промисловості та підтримки мікромереж. До 2025 року приблизно 75% використаних акумуляторів електромобілів знайдуть друге життя перед переробкою, що відображає зростаючий акцент на сталості та циркулярній економіці.
Однак використання перероблених батарей у проектах BESS не позбавлене проблем. Перероблені батареї часто мають непостійні рівні продуктивності через різний ступінь деградації, що може вплинути на ефективність та надійність системи. Крім того, процес збору, тестування та відновлення цих батарей може бути трудомістким і дорогим, що потенційно нівелює деякі екологічні та економічні вигоди. Незважаючи на ці недоліки, зростаючий попит на рішення для сталого зберігання енергії продовжує робити використані батареї електромобілів цінним ресурсом для проєктів BESS.
Урядова політика BESS
Уряди в усьому світі все більше визнають критичну роль акумуляторних систем зберігання енергії (BESS) у досягненні цілей енергетичного переходу та стабільності енергосистеми. Багато країн впроваджують політику підтримки та ініціативи для прискорення розгортання BESS:
- Сполучені Штати запровадили Закон про зниження інфляції, який передбачає інвестиційні податкові кредити для проектів автономних сховищ, що підвищує конкурентоспроможність мережевих сховищ.
- Китай оголосив про плани встановити понад 30 ГВт систем зберігання енергії до 2025 року, демонструючи рішучу прихильність до розширення BESS.
- Індія поставила амбітні цілі щодо розвитку акумуляторних систем зберігання енергії у своєму проекті Національного плану розвитку електроенергетики: до 2031-32 рр. вона планує досягти 51-84 ГВт встановленої потужності.
- Європейська комісія опублікувала рекомендації щодо політичних дій, спрямованих на підтримку більш широкого впровадження систем зберігання електроенергії, визнаючи їх важливість для декарбонізації енергетичної системи.
- Крім того, за підтримки Європейської Комісії, Австралії, США та Канади на міністерській зустрічі з питань чистої енергії було започатковано глобальну ініціативу під назвою "Ініціатива зі зберігання акумуляторних батарей для суперзарядки". Ця ініціатива має на меті сприяти міжнародному співробітництву, зменшенню витрат та створенню стійких ланцюгів постачання технологій зберігання енергії.
Перспективи ринку BESS
Ринок акумуляторних систем зберігання енергії (BESS) готовий до значного зростання, що зумовлено посиленням інтеграції відновлюваних джерел енергії та модернізацією електромереж. За прогнозами, світовий ринок BESS досягне 1 трлн 4 трлн 51,7 млрд до 2031 року, зростаючи в середньорічному обчисленні на 20,11 трлн 3 трлн з 2022 по 2031 рік. Такому швидкому зростанню сприяє зниження вартості літій-іонних батарей, яка за останнє десятиліття знизилася приблизно на 80%.
Ключові драйвери зростання включають
- Зростання попиту на мережеві системи зберігання енергії.
- Швидке проникнення літій-іонних акумуляторів у сектор відновлюваної енергетики.
- Державне фінансування та політика підтримки.
- Збільшення комерційних і промислових застосувань.
Очікується, що сегмент комунальних послуг матиме найвищі середньорічні темпи зростання протягом прогнозованого періоду завдяки ініціативам із впровадження проточних акумуляторів з метою захисту довкілля, довговічності та безпеки. З географічної точки зору Азійсько-Тихоокеанський регіон, як очікується, буде найбільш швидкозростаючим регіональним ринком, що пояснюється зростанням попиту на енергію та сприятливою державною політикою в таких країнах, як Індія, Китай та Австралія.
Схожі статті:
